CN102131326A

CN102131326A - 一种多路led供电方式及其装置

Info

Publication number: CN102131326A
Application number: CN2010100053513A
Authority: CN
Inventors: 杨义根; 刘阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-16
Filing date: 2010-01-16
Publication date: 2011-07-20

Abstract

一种多路LED供电方式及其装置，由跟随稳压电源、线性恒流源和运算放大器组成，跟随稳压源提供电压给多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED，选择所有线性恒流源中压降最大值、平均值或最小值作为压降信号传送给运算放大器，运算放大器将线性恒流源压降设定值与此压降信号比较后输出控制电压信号给跟随稳压源，控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压，使得跟随稳压源的输出电压跟随线性恒流源的压降变化，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内；本发明成本低廉，效率高，在恒流源效率达98％时，仍然能保持良好的恒流特性，保证了各路LED的亮度一致，供电效率不受温度变化等因素的影响。

Description

一种多路LED供电方式及其装置

所属技术领域

本发明属供电领域，特别涉及多路LED的供电方式及其装置。

背景技术

现有技术中，多路LED通常采用如图1所示的供电方式，输入电压经过AC/DC变换后提供一个固定电压的稳压电源，每路LED均由一个线性恒流源驱动，从而保证了亮度一致性。LED的VF(正向压降)值随温度的上升而不断降低，由于稳压电源的提供的电压不变，因此线性恒流源上的压降将随温度上升而增大，从而使LED供电效率较低，在性能好时线性恒流源效率只能达到80％。按照现有技术，也可以采用如图2所示的供电方式，输入电压经过AC/DC变换后提供一个固定电压的稳压电源，每路LED均由一个开关式恒流源驱动，此方式虽然效率较高(开关恒流源效率可达90％)，但是成本大幅度上升，可靠性较差，并且由于采用了开关模式，所以不可避免的产生了EMC问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出了一种多路LED供电方式及其电路。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的多路LED供电方式是：跟随稳压源提供电压给多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED，当线性恒流源的压降产生变动时，选择所有线性恒流源中最大压降值作为压降信号传送给运算放大器，运算放大器将线性恒流源压降设定值(如附图4中的Vref2)与此压降信号比较后输出控制电压信号给跟随稳压源，控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压，使得跟随稳压源的输出电压跟随线性恒流源的压降变化，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内，从而保证了供电效率。

本发明所述的线性恒流源压降设定值，是指在线性恒流源输出电流不变的情况下，为保证线性恒流源的供电效率，给线性恒流源设定的压降值。

本发明所述的线性恒流源中压降信号的选择，也可以是所有线性恒流源中压降的平均值或最小值。

本发明所述的多路LED供电装置由跟随稳压电源、线性恒流源和运算放大器组成，跟随稳压电源分别与各线性恒流源连接，线性恒流源各自连接到一路LED。跟随稳压源提供电压给各线性恒流驱动源，每个线性恒流源均驱动一路LED，选择所有线性恒流源中压降最大值、平均值或最小值作为压降信号传送给运算放大器，运算放大器将线性恒流源压降设定值与此压降信号比较后输出控制电压信号给跟随稳压源，控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压。

本发明所述的跟随稳压源是可以根据控制电压信号，调节输出电压大小的稳压电源。可以是在现有的普通稳压电源的输出电压取样端增加一个控制电压信号输入构成，在本发明中运算放大器IC1的输出端连接到该控制电压信号输入端，为跟随稳压源提供控制电压信号。

本发明所述的运算放大器一输入端为线性恒流源压降设定端，另一输入端接收所有线性恒流源中压降的最大值、平均值或最小值，将线性恒流源压降设定端的电压值与该压降值进行比较，按比较结果输出控制电压给跟随稳压源。改变运算放大器的线性恒流源压降设定端电压值，就可以调整整个系统稳定状态下的线性恒流源压降。

因为每路LED的正向压降VF存在离散性，所以在每路LED灯组电流一致的情况下，各个线性恒流源的压降存在相应的差异。根据LED的VF差异，设置本发明所述的运算放大器的线性恒流源压降设定端的电压值，可以将所有的线性恒流源压降控制在合理范围内，从而抵消各路LED的VF离散性带来的影响。

由图3所示，跟随稳压源提供一个跟随线性恒流源压降变化的电压给多路LED灯组；每路LED由一个线性恒流源驱动，选择所有线性恒流源中压降最大的值产生一个压降信号给运算放大器；运算放大器将线性恒流源压降设定端的电压值与所述压降电压比较后输出控制电压信号给跟随稳压源；控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压，使得跟随稳压源的输出电压跟随线性恒流源的压降变化，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内，从而保证了供电效率。

本发明的更具体的技术方案是(参见附图4)：

所述的装置由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源通过电阻RDi连接到二极管Ddi(i≥2)的正极，二极管Ddj的负极连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的同相输入端还通过电阻Rm3连接到地，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压[Vref2]，运算放大器IC1将所有线性恒流源压降最大值与线性恒流源压降设定值电压[Vref2]比较，输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。

改变运算放大器的反相输入端设定电压[Vref2]可以调节恒流源压降的最终稳定电压值。

本发明的另一个更具体的技术方案是(参见附图5)：

所述的装置由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源连接到二极管Ddi(i＝1，2，……，j；j≥2)的负极，二极管Ddj的正极连接到运算放大器IC1的同相输入端，电压Vd通过电阻Rm1输入到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压[Vref2]；运算放大器IC1将所有线性恒流源中压降最小值与线性恒流源压降设定值电压[Vref2]比较，输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。

本发明所述的电压Vd高于压降设定值。

本发明的再一个更具体的技术方案是(参见附图6)：

所述的装置由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源通过电阻RDj(i＝j，j≥2)连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的同相输入端还通过电阻Rm2连接到地，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压[Vref2]；运算放大器将所有线性恒流源中压降平均值与线性恒流源压降设定值电压[Vref2]比较，输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。

本发明在外界温度变化时的工作原理是：

当外界温度升高时，LED的VF将降低，线性恒流源为保证输出电流不变，其自身压降增大，使得供电效率将降低。而在本发明中，线性恒流源压降升高后，产生的压降电压也升高；运算放大器接收到升高的压降电压信号后，输出控制电压调节跟随稳压源的输出电压，使跟随稳压源的输出电压降低，从而使得线性恒流源的压降重新降低到设定范围内，从而保证了较高的供电效率，也减少了线性恒流源的发热量。

当外界温度降低时，LED的VF将升高，线性恒流源为保证输出电流不变，其自身压降减小。如果LED的VF升高超出一定范围，线性恒流源的输出电流减小，使得LED亮度降低。而在本发明中，线性恒流源压降降低后，产生的压降电压也降低；运算放大器接收到降低的压降电压信号后，输出控制电压调节跟随稳压源的输出电压，使跟随稳压源的输出电压升高，从而使得线性恒流源的压降重新升高到设定范围内，从而既保证了较高的供电效率，也保证了每路LED电流一致性。

本发明成本低廉，效率较高(恒流源效率达98％时，仍然能保持良好的恒流特性)，既能保证各路LED的亮度一致，又能保证其供电效率不受温度变化等因素的影响。同时解决了图1所示供电方式效率较低和图2所示供电方式成本高昂的问题，兼备了线性恒流源成本低廉和开关式恒流源效率较高的优点。

附图说明

图1为常规多路LED供电方式示意图。

图2为另一种常规多路LED供电方式示意图。

图3为本发明提出的多路LED供电方式示意图，其中01为跟随稳压源，02为线性恒流源组，03为运算放大器，04为LED灯组。

图4本发明提出的多路LED供电方式实施例1示意图，其中05为由开关电源构成的跟随稳压源，06为线性恒流源，RD1、RD2、RD3、RN1、Rm3为电阻，Dd1、Dd2、Dd3、Dn1为二极管，IC1为运算放大器LM358，08为LED灯组。

图5本发明提出的多路LED供电方式实施例2示意图，其中05为由开关电源构成的跟随稳压源，06为线性恒流源，Rm1、RN1为电阻，Dd1、Dd2、Dd3、Dn1为二极管，IC1为运算放大器LM358，08为LED灯组。

图6本发明提出的多路LED供电方式实施例3示意图，其中05为由开关电源构成的跟随稳压源，06为线性恒流源，RD1、RD2、RD3、RN1、Rm2为电阻，Dn1为二极管，IC1为运算放大器LM358，08为LED灯组。

图7本发明实施例中线性恒流源的一个实施电路。其中包括运算放大器LM358，基准源TL431，电阻R10、R12、R13、R101、R102、R103，电容C101，MOS管Q101。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1(如图4所示)。

本实施例为三路LED供电方式(装置)，跟随稳压源05同时驱动三个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组08，三个线性恒流源分别通过RD1、RD2、RD3连接到Dd1、Dd2、Dd3的正极，Dd1、Dd2、Dd3的负极连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的同相输入端还通过电阻Rm3连接到地，运算放大器IC1的反相输入端电压设定为Vref2，本实施例中Vref2电压值为0.5V；运算放大器IC1将三个线性恒流源压降的最大值与Vref2比较，输出控制电压信号通过RN1和Dn1连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。当恒流源压降的最大值大于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压增大，跟随稳压源接收到增大的控制信号后减少开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压降低，从而使得线性电流源的压降降低到设定范围内。当恒流源压降的最大值小于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压减小，跟随稳压源接收到增大的控制信号后增大开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压升高，从而使得线性电流源的压降升高到设定范围内。其中，RD1、RD2、RD3、Rm3电阻值为10千欧姆，RN1电阻值为51千欧姆。

改变运算放大器的反相输入端设定电压Vref2可以调节恒流源压降的最终稳定电压值。

实施例2。(如附图5所示)

本实施例为三路LED供电方式(装置)，跟随稳压源05同时驱动三个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组08，三个线性恒流源分别连接到Dd1、Dd2、Dd3的负极，Dd1、Dd2、Dd3的正极连接到运算放大器IC1的同相输入端，电压Vd通过Rm1输入到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的反相输入端电压设定为Vref2；运算放大器IC1将三个线性恒流源压降的最小值与Vref2比较，输出控制电压信号通过RN1和Dn1连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。当恒流源压降的最小值大于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压增大，跟随稳压源接收到增大的控制信号后减少开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压降低，从而使得线性电流源的压降降低到设定范围内。当恒流源压降的最小值小于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压减小，跟随稳压源接收到增大的控制信号后增大开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压升高，从而使得线性电流源的压降升高到设定范围内。其中，Rm1电阻值为10千欧姆，RN1电阻值为51千欧姆。本实施例中Vref2电压值为0.5V，Vd为10V。

实施例3。(如附图6所示)

本实施例为三路LED供电方式(装置)，跟随稳压源05同时驱动三个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组08，三个线性恒流源分别通过RD1、RD2、RD3连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的同相输入端还通过Rm2连接到地，运算放大器IC1的反相输入端电压设定为Vref2，本实施例中Vref2电压值为0.5V；运算放大器07将三个线性恒流源压降的平均值与Vref2比较，输出控制电压信号通过RN1和Dn1连接到跟随稳压源，所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源，跟随稳压源按照控制电压信号调节输出电压，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。当恒流源压降的平均值大于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压增大，跟随稳压源接收到增大的控制信号后减少开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压降低，从而使得线性电流源的压降降低到设定范围内。当恒流源压降的平均值小于Vref2时，运算放大器IC1输出的控制电压减小，跟随稳压源接收到增大的控制信号后增大开关信号的脉宽调制宽度，使所述的跟随稳压源的输出电压升高，从而使得线性电流源的压降升高到设定范围内。其中，RD1、RD2、RD3、Rm2电阻值为10千欧姆，RN1电阻值为51千欧姆。

实施例4。线性恒流源(如图7所示)。

本实施例为本发明所述的线性恒流源的一个实施例，可用于以上三个供电装置的实施例之中。

本实施例所述的线性恒流源电路包括：运算放大器LM358，基准源TL431，电阻R10、R12、R13、R101、R102、R103，电容C101，MOS管Q101。其中运算放大器LM358连接15V的工作电压，基准源TL431通过R13连接到15V的工作电压上，并且通过电阻R10、R101连接到运算放大器LM358的同相输入端，R10、R101之间通过R12接地，LM358的同相输入端通过C101接地，LM358的反相输入端连接到了MOS管Q101的源级和电阻R103，并通过R103接地，LM358输出端通过R102连接到MOS管的Q101的栅极。

实施例5。跟随稳压源

本实施例为本发明所述的跟随稳压源的一个实施例，可以用于以上三个供电装置的实施例之中。

本实施例所述的跟随稳压源是通过改进采用TL494的普通开关电源来实现的。其中对采用TL494的普通开关电源的改进如下：本发明所述的运算放大器输出的控制电压信号Vcont连接到TL494的管脚1，就构成了跟随开关电源。当运算放大器输出的控制电压Vcont减小时，所述开关电源(跟随稳压源)的输出电压增大；当运算放大器输出的控制电压Vcont增大时，所述开关电源(跟随稳压源)的输出电压减小；从而达到跟随的目的。

Claims

1.一种多路LED供电方式，其特征是跟随稳压源提供电压给多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED，当线性恒流源的压降产生变动时，选择所有线性恒流源中压降最大值、平均值或最小值作为压降信号传送给运算放大器，运算放大器将线性恒流源压降设定值与此压降信号比较后输出控制电压信号给跟随稳压源，控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压，使得跟随稳压源的输出电压跟随线性恒流源的压降变化，最终使线性恒流源的压降被控制在线性恒流源压降设定值的范围内。

2.一种实施权利要求1所述方法的装置，其特征是由跟随稳压电源、线性恒流源和运算放大器组成，跟随稳压电源分别与各线性恒流源连接，线性恒流源各自连接到一路LED。跟随稳压源提供电压给各线性恒流驱动源，每个线性恒流源均驱动一路LED，选择所有线性恒流源中压降最大值、平均值或最小值作为压降信号传送给运算放大器，运算放大器将线性恒流源压降设定值与此压降信号比较后输出控制电压信号给跟随稳压源，控制电压信号调节跟随稳压源的输出电压。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源通过电阻连接到二极管的正极，所述二极管的负极连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压，运算放大器IC1输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源；所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源通过一个二极管反向连接到运算放大器IC1的同相输入端，电压Vd通过电阻[Rm1]输入到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压，运算放大器IC1输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源；所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源；所述的电压Vd的取值要求大于线性恒流源压降设定值。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征是由跟随稳压电源、运算放大器和若干线性恒流源组成，跟随稳压源同时驱动多个线性恒流源，每个线性恒流源驱动一路LED灯组，各个线性恒流源通过电阻连接到运算放大器IC1的同相输入端，运算放大器IC1的同相输入端通过电阻[Rm2]连接到地，运算放大器IC1的反相输入端电压为线性恒流源压降设定值电压，运算放大器输出控制电压信号通过电阻[RN1]和二极管[Dn1]连接到跟随稳压源；所述二极管[Dn1]的正极连接到电阻[RN1]，二极管[Dn1]的负极连接到跟随稳压源。